双掺铜锰铌酸钾锂晶体的高光折变增益

在铌酸钾锂(potassium lithium niobate,KLN)中掺入CuO和MnCO3,以提拉法首次生长了Cu:Mn:KLN晶体.用X射线衍射测试并计算了晶体的晶格常数,并以二波耦合实验光路测试了晶体的指数增益系数和响应时间.结果表明:Cu:Mn:KLN晶体的3个晶格常数均比KLN晶体的小;Cu离子和Mn离子在KLN晶体中取代了K 并占据K 位,两种掺杂离子掺入晶体后,减少了晶体的开裂程度.Cu:Mn:KLN晶体的指数增益系数比KLN晶体要提高约2倍,其响应速度比KLN晶体快一个数量级.Cu:Mn:KLN晶体指数增益系数有薄晶片效应,即:晶片厚度变薄时,指数增益系数增加,用光爬行效应对该效应进行了解释.     

铜铁双掺近化学计量比铌酸锂晶体生长及其光折变性能研究

采用优化工艺参数,在掺有6（mol）％K2O助溶剂熔体中,利用提拉法生长出系列铜、铁双掺近化学计量比LiNbO3晶体。通过二波耦合和透射光斑畸变法测试可知,在未掺和掺铁量不变情况下,随着掺铜量的增加,衍射效率逐渐增大且铜铁双掺铌酸锂晶体衍射效率要高于单掺铜铌酸锂晶体。而其写入时间和擦除时间逐渐减小;抗光损伤能力随着掺铜量的增加逐渐增强,且单掺铜铌酸锂晶体抗光损伤能力远远大于铜铁双掺铌酸锂晶体。     

LiNbO_3:Fe晶体中光写入平面光子晶格折射率调制度的变化规律

研究了利用光折变效应在掺铁铌酸锂(LiNbO3:Fe)晶体中制作平面光子晶格时折射率调制度△n与晶格周期∧的关系。实验结果表明,平面光子晶格折射率调制度△n同晶格周期∧息息相关,当晶格周期达到分裂周期时,折射率调制度分布规律会发生质的变化。     

马赫-曾德干涉仪观测光写入平面光子晶格折射率调制度的实验研究

研究了用搭建的马赫-曾德干涉仪光路和LBA-PC模式分析仪组成的观测系统,对掺铁铌酸锂晶体光写入平面光子晶格折射率调制度的分布进行观测的方法。利用CCD记录下晶体在平面光子晶格写入前后的像面投影图和全息干涉图,通过模式分析仪再现出其反映平面光子晶格折射率调制度分布的相位图信息,进而测出条纹变化量和条纹间距,从而实现对掺铁铌酸锂晶体光写入平面光子晶格折射率调制度分布的实验观察并测量。     

近化学计量比高掺铁铌酸锂晶体的红光全息存储性能

采用提拉法生长了掺质量分数分别为0.01%,0.05%和0.10%Fe2O3的近化学计量比掺铁铌酸锂晶体(near stochiometric Fe:LiNbO3,Fe:NSLN)。采用633nm波长的激光作为光源,利用二波耦合实验和光斑畸变法研究了晶体的红光全息性能。结果显示:当铁含量小于0.05%时,随着铁含量的增加,晶体的写入时间和擦除时间变短,灵敏度增加,动态范围增大,最大衍射效率增强,抗光损伤能力降低。但当铁含量为0.10%时,最大衍射效率减小,抗光损伤能力急剧降低。结合晶体的结构缺陷模型对此现象进行了解释。     

二维椭圆介质柱光折变光子晶体的制作

对6个点光源进行光学傅里叶变换,在自散焦光折变掺铁铌酸锂晶体中成功制作了具有100余条椭圆柱阵列波导。研究表明,这些阵列波导构成了大带隙的椭圆柱光子晶体。测得沿着椭圆长轴、短轴方向的晶格常数分别26um和15um。     

不同Li/Nb摩尔比In∶Fe∶LiNbO_3晶体的生长及其光学性能

在Li NbO3(LN)中掺摩尔分数为1%的In和掺质量分数为0.03%的Fe,用提拉法技术生长具有不同n(Li)/n(Nb)[n(Li)/n(Nb)=0.94,1.05,1.20,1.38]的In∶Fe∶LN晶体。测试不同n(Li)/n(Nb)的In∶Fe∶LN晶体的吸收光谱、抗光致散射能力和指数增益系数,并计算晶体的有效载流子浓度。结果表明晶体样品随着n(Li)/n(Nb)增加,吸收光谱的吸收边发生紫移,抗光致散射能力增加,指数增益系数和有效载流子浓度增大。采用n(Li)/n(Nb)=1.38的In∶Fe∶LN晶体作记录介质,n(Li)/n(Nb)=1.05的In∶Fe∶LN晶体作位相共轭镜进行全息关联存储实验。实验表明存储系统具有实时处理,成像质量好,信噪比高和能反复使用等优点。     

不同Li/Nb摩尔比In:Fe:LiNbO3晶体的生长及其光学性能

在LiNbO3(LN)中掺摩尔分数为1%的In和掺质量分数为0.03%的Fe,用提拉法技术生长具有不同n(Li)/n(Nb)[n(Li)/n(Nb)=0.94,1.05,1.20,1.38]的In:Fe:LN晶体.测试不同n(Li)/n(Nb)的In:Fe:LN晶体的吸收光谱、抗光致散射能力和指数增益系数,并计算晶体的有效载流子浓度.结果表明:晶体样品随着n(Li)/n(Nb)增加,吸收光谱的吸收边发生紫移,抗光致散射能力增加,指数增益系数和有效载流子浓度增大.采用n(Li)/n(Nb)=1.38的In:Fe:LN晶体作记录介质,n(Li)/n(Nb)=1.05的In:Fe:LN晶体作位相共轭镜进行全息关联存储实验.实验表明:存储系统具有实时处理,成像质量好,信噪比高和能反复使用等优点.     

In∶Ho∶LiNbO3晶体的生长及抗光损伤性能

在同成分铌酸锂(LiNbO3)晶体中掺入1%(摩尔分数,下同)Ho2O3和分别为0,1%,3%,5%的In2O3,采用提拉法生长In∶Ho∶LiNbO3晶体.测试晶体的紫外-可见吸收光谱、双折射梯度和抗光损伤能力.结果表明:随着In∶Ho∶LiNbO3晶体中In3+含量的增加,吸收谱中吸收边连续紫移;5%In∶1%Ho...     

近化学计量比铌酸锂晶体的生长及其结构

在优化的生长条件下,采用提拉法从加入摩尔分数6％K2O的一致共熔融LiNbO3组分中生长出近化学计量比LiNbO3晶体。用X射线粉末衍射法测定晶体结构,与同成分LiNbO3晶体相比,近化学计量比LiNbO3晶体晶格常数减小。通过紫外可见吸收光谱测定它的基础吸收边,在吸收系数为15cm^-1时,与同成分LiNbO3的吸收边位置(322nm)相比,近化学计量比LiNbO3吸收边(309．8nm)紫移了约12nm。根据测试结果,利用经验公式计算了此晶体的锂含量约为49．70％。近化学计量比LiNbO3晶体的红外H-O振动出现了双峰结构,除了1个小的象征与锂缺少有关的3482cm^-1吸收峰外,还出现了更强的3466cm^-1吸收峰。这表明近化学计量比LiNbO3晶体锂铌摩尔比增加,晶体内的本征缺陷减少,从而晶胞收缩,晶格更加接近理想结构。     

Mg:Mn:Fe:LiNbO3晶体的全息存储性能

在同成分铌酸锂晶体中掺入0.03?2O3和0.1%MnO2(质量分数),分别掺入0,1%,3%,4.5%,6%的MgO(摩尔分数),用提拉法生长了一系列Mg:Mn:Fe:LiNbO3晶体.检测了Mg:Mn:Fe:LiNbO3晶体的红外光谱和抗光损伤能力.掺0,1%,3%,4.5%Mg的Mg:Mn:Fe:LiNbO3晶体的OH-红外振动峰位于3484cm-1,而掺6%Mg的Mg:Mn:Fe:LiNbO3晶体红外振动峰移到3 535gm-1.采用波长为632nm的He-Ne激光器作为光源,通过二波耦合方法测试晶体的全息存储性能.结果表明:Mg:Mn:Fe:LiNbO3晶体的写入时间和动态范围随掺镁量的增加而显著减小,而光折变灵敏度略有上升,抗光损伤性能增强,其中掺镁量为3%Mg:Mn:Fe:LiNbO3晶体更适合作为全息存储介质.     

掺铈铌酸锂晶体的生长和表征

采用提拉法生长了掺Ce的同成分LiNbO3（Ce：CLN）晶体。X射线粉末衍射表明,掺杂并不影响晶体结构,其空间群为R3c。采用X射线荧光光谱分析方法,计算得到铈离子的有效分凝系数为0.4。室温下,晶体在700～3500nm波段的透过率达75%。利用X射线光电子谱（X-ray photoelectron spectroscopy,XPS）和Raman光谱分别表征了铈离子对铌酸锂的电子和声子结构的影响。XPS结果表明,铌离子仅存在纯的＋5价,铈离子由于浓度较小,未检测到信号。Raman光谱结果显示,除Ce：CLN晶体的A1（TO4）模波数和A1（TO1）模半峰宽较纯的LiNbO3晶体发生明显变化外,其余模都与其基本一致,表明铈离子主要进入晶格的Nb位置。     

掺镁近化学计量比铌酸锂晶体的生长

用改进的提拉技术从富锂[摩尔比n(Li2O)/n(Nb2O5)=58.5/41.5]熔体中生长了φ40mmx60mm的掺镁近化学计量比铌酸锂(LiNbO3)晶体.利用X荧光光谱分析了晶体中铌离子(Nb5 )和镁离子(Mg2 )的含量.通过紫外吸收和红外吸收峰研究了晶体中缺陷的结构,初步断定晶体中Mg2 的掺杂浓度已达到抗光伤阈值的浓度.生长晶体的比热容[O.69J/(g·K)]高于同成分LiNbO3晶体的比热容[O.64J/(g·K)].     

Zn:Ce:Fe:LiNbO_3晶体的光折变异常温度特性

在LiNbO3(LN)中掺入摩尔分数为2%的Zn,质量分数(下同)为0.1%的Ce和0.03%的Fe,采用提拉法生长具有不同摩尔比n(Li)/n(Nb)=0.94、1.10、1.25、1.40的Zn:Ce:Fe:LiNbO3晶体。采用二波耦合光路测试晶体的指数增益系数,利用四波混频光路测试晶体的位相共轭性能。随着n(Li)/n(Nb)增加,Zn:Ce:Fe:LiNbO3晶体指数增益系数和响应速率增加,位相共轭反射率增加。研究Zn:Ce:Fe:LiNbO3晶体光折变温度效应时发现:在55、70℃和110℃,在指数增益系数(Γ)–温度(T)曲线和位相共轭反射率(R)–T曲线上出现峰值,即晶体的指数增益系数和位相共轭反射率增加。采用结构相变解释了Zn:Ce:Fe:LiNbO3晶体的异常温度特性。     

近化学计量比Mn:Fe:LiNbO3晶体的生长及其光学性能

采用助熔剂提拉法,从掺入0.1%(摩尔分数)Fe2O3,0.2% MnO和11.2% K2CO3的同成分LiNbO3熔体中生长出高质量近化学计量比Mn:Fe:LiNbO3晶体.采用提拉法生长了相同掺杂的同成分晶体.与同成分晶体相比较,近化学计量比晶体的紫外吸收发生紫移,红外吸收变窄.利用二波耦合光路测试了晶体的衍射效率、增益系数和响应时间.结果显示:近化学计量比晶体的增益系数和衍射效率分别达到25 cm-1和68.3%,响应时间为亚秒级.     

Li/Nb摩尔比变化对Zr:Fe:LiNbO3晶体光折变性能的影响

同成分LiNbO3(LN)溶体中掺进摩尔分数为2%的ZrO2和质量分数为0.03%的Fe2O3,从不同Li/Nb摩尔比(0.94,1.05,1.20,1.38,0.85)熔体中用提拉法生长了系列Zr:Fe:LN晶体.测量了晶体的红外光谱、抗光损伤能力、指数增益系数和全息存储性能.结果表明:不同Li/Nb摩尔比的Zr:Fe:LN晶体红外光谱OH-吸收峰出现了3475,3478cm-1和3486cm-1 3个新峰.晶体的光折变性能都有不同程度的提高.近化学计量比Zr:Fe:LN晶体(Li/Nb的摩尔比为1.38)的抗光损伤能力比Fe:LN晶体提高2个数量级以上.指数增益系数是Fe:LN晶体的2倍,写入速度比Fe:LN晶体提高1个数量级,光折变灵敏敏度和动态范围皆提高4倍以上.近化学计量比Zr:Fe:LN晶体是优良的光折变和全息存储晶体材料.     

近化学计量比Zn:In:Fe:LiNbO3晶体位相共轭性能和全息关联存储

以K2O为助溶剂,采用顶部籽晶溶液生长法生长掺ZnO为3%(摩尔分数)和Fe2O3为0.03%(质量分数),In2O3分别为1%(摩尔分数),2%,3%的3种近化学计量比Zn:In:Fe:LiNbO3 (near stoichiometric Zn:In:Fe:SLN)晶体.测量了3种晶体的红外光谱、位相共轭反射率和响应时间.结果表明:3种不同In3 浓度的Zn:In:Fe:SLN晶体的红外光谱中,分别出现3个新的OH-吸收峰3 502,3 503 cm-1和3 504 cm-1.晶体的稳态位相共轭反射率分别达到192%,172%和140%,响应时间分别为3.8,3.2 min和2.4 min.以Zn:In:Fe:SLN晶体作为存储介质和位相共轭镜进行全息关联存储实验,在输出平面上得到关联输出的清晰的图象.分别以原物的50%和25%信息寻址,50%信息寻址的关联存储图像清晰完整;25%信息寻址的图像基本完整.     

Zn2+掺杂Mn:Fe:LiNbo3晶体的特性和非挥发性全息存储

在铌酸锂LiNbo3(LN)中掺入摩尔分数为0.1%MnO,质量分数为0.03?2O3和摩尔分数分别为1%,3%和7%ZnO,用提拉法生长Zn:Mn:Fe:LN晶体.测试了晶体的红外光谱,发现7%Zn:Mn:Fe:LN晶体 OH-吸收峰位置移到3 529 cm-1.用光斑畸变法测量晶体的抗光损伤能力.结果表明:7%Zn:Mn:Fe:LN晶体的抗光损伤能力比Ma:Fe:LN晶体提高1个数量级以上.探讨了Zn:Mn:Fe:LN晶体OH-吸收峰移动和抗光致散射能力增强的机理.以He-Ne激光作记录光,高压汞灯紫外光作开关光,用双光子固定法测量了Zn:Mn:Fe:LN晶体的二波耦合衍射效率,以Mn:Fe:LN和1%Zn:Mn:Fe:LN晶体作为存储介质实现了非挥发性存储. 体.测试了晶体的红外光谱,发现7%Zn:Mn:Fe:LN晶体 OH-吸收峰位置移到3 529 cm-1.用光斑畸变法测量晶体的抗光损伤能力.结果表明:7%Zn:Mn:Fe:LN晶体的抗光损伤能力比Ma:Fe:LN晶体提高1个数量级以上.探讨了Zn:Mn:Fe:LN晶体OH-吸收峰移动和抗光致散射能力增强的机理.以He-Ne激光作记录光,高压汞灯 外光     

近化学计量比LiNbO3晶体的坩埚下降法生长

报道了化学计量比LiNbO3(stoichiometric lithium niobate, SLN)晶体的坩埚下降法生长.采用一致融熔成分铌酸锂籽晶,以K2O为助熔剂,在自制的坩埚下降炉内生长SLN晶体.最高炉温控制在1 300 ℃附近,固液界面处的纵向温度梯度为40～60 ℃/cm,坩埚下降速率小于5 mm/d,在密闭的铂坩埚中,成功地生长出尺寸为25 mm×40 mm的近化学计量比铌酸锂单晶.测得晶体的Curie温度为190 ℃,利用有关公式计算出所得晶体的n(Li)/n(Li+Nb)为0.495 6,研究了熔体的析晶行为及晶体的宏观缺陷.     

掺杂LiNbO3晶体的光折变性能

在LiNbO3中掺进CeO2 ,MnCO3生长Ce∶LiNbO3和Ce∶Mn∶LiNbO3晶体 ,晶体被极化和还原处理。X射线衍射仪测试晶体的晶格常数 ,采用UV -Spectrophotometer测试晶体的吸收光谱。讨论了掺杂离子对晶格常数的影响、掺杂离子在晶体中的占位及使LiNbO3晶体吸收边发生红移的机理。利用二波耦合实验测试了晶体的指数增益系数、衍射效率和响应时间 ,结果表明 :Ce∶Mn∶LiNbO3晶体的最大指数增益系数达到 2 2cm- 1 ,Ce∶LiNbO3晶体的最大指数增益系数为 17cm- 1 ;Ce∶Mn∶LiNbO3和Ce∶LiNbO3晶体的有效载流子浓度分别为 0 .4× 10 1 5cm- 3和 0 .2× 10 1 5cm- 3;最大衍射效率分别为 85 %和 72 % ;Ce∶LiNbO3和Ce∶Mn∶LiNbO3晶体的二波耦合响应时间分别为 3min和 3.5min。与Ce∶LiNbO3晶体相比 ,Ce∶Mn∶LiNbO3是性能更为优良的光折变晶体